優(yōu)化掃描技術(shù)對(duì)鼻咽和頸部MRI聯(lián)合增強(qiáng)掃描圖像質(zhì)量的影響

廣東省佛山市第一人民醫(yī)院 影像科，廣東 佛山 528000

引言

研究表明，鼻咽癌初診遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移約4%[1]，而治療后遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率達(dá)15%～30%[2]。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）聯(lián)合增強(qiáng)T1WI脂肪抑制（T1 Weighted Imaging Fat Suppression，T1WI FS）序列圖像，對(duì)鼻咽癌軟組織超腔侵犯、早期骨質(zhì)破壞，以及受累淋巴結(jié)檢出、強(qiáng)化方式和內(nèi)部特征、有無(wú)包膜外侵犯及融合判斷等方面具有優(yōu)勢(shì)，在評(píng)估淋巴結(jié)鏈轉(zhuǎn)移方面具有更高的靈敏度，是檢查鼻咽癌頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移不可缺少的序列[3]，臨床懷疑鼻咽癌復(fù)發(fā)應(yīng)首選包括顱底、鼻咽和全頸部MRI檢查[4]。但是，由于缺少通用軟、硬件技術(shù)，鼻咽和頸部MR聯(lián)合掃描范圍大、組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受局部磁場(chǎng)不均勻、血管搏動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)等因素影響，使得磁敏感偽影（Magnetic Sensitive Artifact，MSA）、血管搏動(dòng)偽影（Vascular Pulsation Artifact，VPA）和脂肪抑制不均勻（Non-Uniformity Fat Suppression，NUFS）等問(wèn)題明顯[5]，進(jìn)而影響閱片和診斷結(jié)果[6]。既往主要針對(duì)頸部尤其是下頸部（頸根部）的自制輔助勻場(chǎng)裝置較好地改善了平掃序列脂肪抑制圖像質(zhì)量問(wèn)題，但對(duì)于大范圍鼻咽和頸部聯(lián)合增強(qiáng)T1WI FS掃描序列的應(yīng)用效果不明[7-11]，而且頸前部放置外加物體，可能降低受檢者的依從性、增加移動(dòng)偽影風(fēng)險(xiǎn)。本研究擬在不改變受檢者感受等前提下，優(yōu)化儀器現(xiàn)有技術(shù)，以減少或消除上述問(wèn)題。首先詳細(xì)分析該類(lèi)MRI聯(lián)合掃描存在的圖像質(zhì)量問(wèn)題及其對(duì)相應(yīng)區(qū)域組織結(jié)構(gòu)觀察的影響和圖像質(zhì)量問(wèn)題的來(lái)源，然后針對(duì)性地優(yōu)化、驗(yàn)證、保存掃描序列或序列參數(shù)，選用驗(yàn)證后顯著減少或消除上述問(wèn)題的序列對(duì)相同患者對(duì)照研究，比較優(yōu)化前、后增強(qiáng)掃描序列的圖像質(zhì)量，以期提高診斷準(zhǔn)確率或信心。

1 資料和方法

1.1 一般資料

回顧性分析2018年9月至10月因鼻咽癌在本院完成鼻咽和頸部聯(lián)合MRI掃描的60例患者（A組）圖像質(zhì)量問(wèn)題的種類(lèi)、部位和數(shù)量，男性41例，女性19例；年齡21～78（48.43±13.52）歲。2018年11月針對(duì)A組存在的圖像質(zhì)量問(wèn)題，隨機(jī)選取同類(lèi)患者10例（男、女各5例）試驗(yàn)優(yōu)化解決方法。2019年1月至3月隨機(jī)選取同類(lèi)患者60例（B組），比較掃描方法優(yōu)化前、后的圖像質(zhì)量，男性43例，女性17例；年齡22～76歲（47.82±14.27）歲。所有患者無(wú)MRI掃描和對(duì)比劑使用禁忌，均在掃描前簽署知情同意書(shū)。

1.2 檢查方法

1.2.1 儀器和對(duì)比劑

采用Philips Achieva 1.5 T MRI系統(tǒng)、16通道相控陣Neuro Vascular線圈（NV線圈，SENCE-NV-16，HNACPC）。增強(qiáng)對(duì)比劑為釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA），0.1 mmoL/kg，全部于平掃后經(jīng)靜脈留置針人工注射。

1.2.2 MRI掃描方法

1.2.2.1 A組掃描方法

患者仰臥于檢查床、頭部置于NV線圈內(nèi)，下頜內(nèi)收，雙肩部緊靠線圈。A組全部采用培訓(xùn)時(shí)的平掃和增強(qiáng)掃描序列：軸位（Transverse，Tra）快速自旋回波T1WI、T2WI，冠狀位（Coronal，Cor）短時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)（Short Time Inversion Recovery，STIR）3個(gè)平掃序列，以及Gd-DTPA增強(qiáng)后Tra、Cor、矢狀位（Sagittal，Sag）Tl加權(quán)預(yù)飽和反轉(zhuǎn)恢復(fù)（Spectral Presaturation Inversion Recovery，SPIR）脂肪抑制（Fat Suppression，F(xiàn)S）3個(gè)序列。其中Tra層厚 4.5～5.5 mm，層間距 0.5～1，36層；Cor和 Sag位層厚4～5 mm，層間距0.5～1，各18層。各序列其他優(yōu)化前、后掃描參數(shù)詳見(jiàn)表1。掃描范圍：Tra從前顱窩底至胸鎖關(guān)節(jié)下沿；Cor、Sag序列從顳葉中部到胸廓入口。

由3位高年資MR醫(yī)師通過(guò)PCAS系統(tǒng)獨(dú)立評(píng)價(jià)A組圖像質(zhì)量。以“不影響、影響”2種等級(jí)評(píng)價(jià)增強(qiáng)T1WI FS圖像對(duì)組織結(jié)構(gòu)觀察的影響。不影響：沒(méi)有或輕微圖像偽影，解剖結(jié)構(gòu)易辨；影響：有明顯圖像偽影，解剖結(jié)構(gòu)顯示不清或信號(hào)缺失。分別記錄、統(tǒng)計(jì)存在圖像質(zhì)量問(wèn)題的序列名稱、問(wèn)題類(lèi)型和部位，討論優(yōu)化掃描方法。意見(jiàn)不一致時(shí)，取其中2位一致者，沒(méi)有同時(shí)出現(xiàn)3種不同意見(jiàn)情況。

1.2.2.2 B組掃描方法

平掃序列與A組完全相同；增強(qiáng)T1WI FS序列使用優(yōu)化后的掃描參數(shù)（表1中的斜體字）。具體優(yōu)化方法：對(duì)于MSA，調(diào)整局部勻場(chǎng)方法、勻場(chǎng)區(qū)域和位置；對(duì)于VPA，將A組相應(yīng)序列的R/L，F(xiàn)相位編碼方向改為F/H，L方向；對(duì)于頸后部和頸根部NUFS，擺位時(shí)鋪墊自制普通米袋[7]（頸前部除外），調(diào)整局部勻場(chǎng)方式、勻場(chǎng)區(qū)域和位置（圖1a），并將增強(qiáng)序列自動(dòng)尋找中心頻率位置（圖1b）改為手動(dòng)設(shè)置（圖1c）。對(duì)10例同類(lèi)患者優(yōu)化、驗(yàn)證后保存掃描序列。

由相同人員用與上述1.2.2.1相同方法，比較分析優(yōu)化前、后B組圖像質(zhì)量。

表1 優(yōu)化前、后B組增強(qiáng)T1WI FS序列參數(shù)比較

圖1 B組同一受檢者Cor增強(qiáng)T1WI FS序列掃描定位圖和中心頻率位置設(shè)置

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理，計(jì)數(shù)資料使用χ2檢驗(yàn)及Fisher確切概率法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 納入分析病例數(shù)

A、B組分別有2例、3例因口腔植入物導(dǎo)致圖像偽影而剔除，患者均無(wú)移動(dòng)偽影；A、B組納入分析病例分別為58例、57例。

2.2 A組和優(yōu)化前B組圖像質(zhì)量分析

所有平掃序列均未見(jiàn)明確圖像質(zhì)量問(wèn)題；大多數(shù)增強(qiáng)T1WI FS圖像存在影響組織結(jié)構(gòu)觀察的MSA、VPA、NUFS等問(wèn)題（表2、圖2）。

表2 A組和優(yōu)化前B組增強(qiáng)T1WI FS圖像質(zhì)量問(wèn)題的類(lèi)型、存在區(qū)域

圖2 優(yōu)化前增強(qiáng)T1WI SPIR圖像影響組織結(jié)構(gòu)觀察

2.3 優(yōu)化前、后B組圖像質(zhì)量比較

優(yōu)化后的圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于優(yōu)化前者，見(jiàn)圖3～4。優(yōu)化前、后“不影響”和“影響”組織結(jié)構(gòu)觀察者有顯著性差異，P值分別＜0.001，詳見(jiàn)表3。

3 討論

鼻咽和頸部聯(lián)合增強(qiáng)T1WI FS掃描區(qū)域圖像中，常見(jiàn)MSA、VPA和NUFS等影響組織結(jié)構(gòu)觀察的問(wèn)題。有研究認(rèn)為，采用快速小角度激發(fā)脂肪抑制序列，能夠較好地消除VPA和NUFS等。但該序列本質(zhì)上屬于梯度回波序列，對(duì)局部磁場(chǎng)均勻性敏感，易產(chǎn)生MSA，也不能完全解決上述問(wèn)題[12]。本研究采用原始平掃序列，所得圖像幾乎沒(méi)有影響組織結(jié)構(gòu)觀察。但相同區(qū)域增強(qiáng)T1WI FS圖像存在上述問(wèn)題（表2、圖2），可能與儀器本身的磁場(chǎng)均勻性等系統(tǒng)性能、儀器對(duì)復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)中不同頻率分辨能力、空氣成分影響局部勻場(chǎng)效果，以及所用掃描序列及其參數(shù)設(shè)置等有關(guān)。

圖3 男、50歲、EB病毒陽(yáng)性，相同層面、相同窗寬窗位Tra圖像

圖4 男、76歲、鼻咽癌，相同層面Cor圖像

鼻咽癌侵犯副鼻竇的發(fā)生率較高[13]，但本研究顯示該區(qū)域MSA較多見(jiàn)。MSA是由于磁化率差異大的相鄰結(jié)構(gòu)交界面的局部磁場(chǎng)不均勻，造成氫質(zhì)子自旋失相位和讀出梯度非線性變化引起，與掃描矩陣、層厚、FOV、TE、BW和FOD等參數(shù)關(guān)系密切。本文采用原始Tra頻率選擇飽和脂肪抑制和默認(rèn)勻場(chǎng)方式（SPIR+Defualt Shim）增強(qiáng)T1WI FS序列時(shí)，MSA明顯影響了上述區(qū)域組織結(jié)構(gòu)的觀察(圖2a)。雖然該序列脂肪選擇性高，但對(duì)局部磁場(chǎng)均勻性要求高，進(jìn)行鼻咽和頸部聯(lián)合大FOV掃描時(shí)，脂肪抑制效果差。而采用優(yōu)化后Tra選擇性水激發(fā)和容積勻場(chǎng)方法（ProSet+Volume Shim）序列（表1），即明顯減少了相同區(qū)域的MSA（圖3c）。此序列對(duì)梯度磁場(chǎng)均勻度要求較低，大FOV成像效果較好。但脂肪含量較多的頸根部顯示過(guò)度抑制效果。

VPA是由于K空間相位編碼方向出現(xiàn)偏差，使得血管形態(tài)和（或）位置發(fā)生變化，出現(xiàn)沿相位編碼方向分布、有明顯周期性的運(yùn)動(dòng)偽影，尤其是采用梯度回波或增強(qiáng)掃描時(shí)容易出現(xiàn)。VPA主要導(dǎo)致圖像模糊或重疊于其他臟器。本研究原始增強(qiáng)Cor T1WI FS序列導(dǎo)致的VPA均為沿相位編碼方向、高低信號(hào)相間、基本等距分布的一連串偽影，嚴(yán)重者所得圖像無(wú)法判讀（圖2b～c）。鑒于VPA與相位編碼方向關(guān)系密切，本研究將原始相位編碼R/L，F(xiàn)方向改為F/H,L方向，基本消除了VPA，明顯改善了圖像質(zhì)量和視覺(jué)效果(表3、圖4c)。

表3 優(yōu)化前、后B組57例增強(qiáng)T1WI FS圖像影響組織結(jié)構(gòu)觀察比較[例（%）]

包括Ⅳ、Ⅴ區(qū)在內(nèi)的中下頸部,是鼻咽癌常見(jiàn)的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、放療后淋巴結(jié)殘留和復(fù)發(fā)區(qū)域[14-16]。被增強(qiáng)組織與脂肪組織T1WI類(lèi)似，均呈高信號(hào)。如果被強(qiáng)化的病變組織周?chē)嬖谖幢灰种频闹窘M織，病變可能被掩蓋（圖4b）。良好的增強(qiáng)后脂肪抑制可增加病變檢出率和（或）確定病變性質(zhì)的信心。本研究原始Tra、Cor、Sag增強(qiáng)T1WI FS序列（表1）圖像均可見(jiàn)中下頸部明確的NUFS，但改用局部容積勻場(chǎng)和手動(dòng)中心頻率設(shè)置后，多數(shù)患者能獲得良好的中下頸部增強(qiáng)T1WI FS圖像，明顯改善了該區(qū)域的脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量，雖然同時(shí)存在掃描區(qū)域上部外圍NUFS（表3、圖4c）。

本研究在分析鼻咽癌患者鼻咽和頸部MR聯(lián)合增強(qiáng)T1WI FS序列掃描的圖像質(zhì)量及其問(wèn)題來(lái)源的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化增強(qiáng)T1WI FS序列的脂肪抑制方式、勻場(chǎng)區(qū)域和位置、相位編碼方向、中心頻率位置等掃描技術(shù)，避免使用輔助工具可能給受檢者帶來(lái)的不適，提供了減少或消除MSA、VPA、NUFS等圖像質(zhì)量問(wèn)題的補(bǔ)充方法，有助于減少因此導(dǎo)致的閱片困惑，增強(qiáng)MR影像診斷信心，也為存在類(lèi)似問(wèn)題用戶更好地使用儀器提供借鑒。但仍然沒(méi)有獲得聯(lián)合掃描整體視覺(jué)效果優(yōu)良、完全消除圖像質(zhì)量問(wèn)題的增強(qiáng)T1WI FS圖像。有研究認(rèn)為，MRI陽(yáng)性淋巴結(jié)數(shù)目是影響鼻咽癌患者生存的主要獨(dú)立預(yù)后因素[17]，可以通過(guò)個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，盡早對(duì)預(yù)后不良的高危患者進(jìn)行治療決策[18]。而擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)被認(rèn)為對(duì)頭、頸部病變具有良好的診斷和鑒別診斷價(jià)值[19-20]，但都必須基于優(yōu)良的圖像質(zhì)量。近期研究表明，采用分段讀出擴(kuò)散加權(quán)成像能獲得頭、頸部區(qū)域高質(zhì)量圖像,聯(lián)合動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描更有助于提高M(jìn)RI診斷效能[21-22]。類(lèi)似方法或技術(shù)有可能彌補(bǔ)上述問(wèn)題帶來(lái)的圖像質(zhì)量影響。